KR100823820B1 - Nonvolatile semiconductor memory - Google Patents

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KR100823820B1
KR100823820B1 KR1020077004361A KR20077004361A KR100823820B1 KR 100823820 B1 KR100823820 B1 KR 100823820B1 KR 1020077004361 A KR1020077004361 A KR 1020077004361A KR 20077004361 A KR20077004361 A KR 20077004361A KR 100823820 B1 KR100823820 B1 KR 100823820B1
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Abstract

워드 디코더는 상이한 워드선이 순차 액세스될 때에, 액세스 동작을 병렬로 실행하기 위해 워드선의 활성화 기간의 일부를 서로 중복시킨다. 즉, 불휘발성 반도체 메모리는 액세스 동작을 병렬로 실행하는 파이프라인 처리가 가능하다. 불휘발성 메모리 셀의 드레인 및 소스에 접속되는 비트선 및 소스선의 조합은 전부 상이하다. 이 때문에, 복수의 판독 동작을 병렬로 실행하기 위해 복수의 워드선이 활성화되는 경우에도, 착안하는 불휘발성 메모리 셀의 드레인·소스 사이에만 메모리 셀 전류를 흘릴 수 있다. 따라서, 복수의 판독 동작을 병렬로 실행하는 파이프라인 기능을 갖는 불휘발성 반도체 메모리에 있어서, 임의의 불휘발성 메모리 셀을 순차 액세스하는 랜덤 액세스를 실행할 수 있다.

Figure R1020077004361

When the different word lines are sequentially accessed, the word decoder overlaps a part of the activation periods of the word lines with each other to execute the access operation in parallel. That is, the nonvolatile semiconductor memory can perform pipeline processing for executing access operations in parallel. The combination of bit lines and source lines connected to the drain and the source of the nonvolatile memory cell are all different. For this reason, even when a plurality of word lines are activated to execute a plurality of read operations in parallel, the memory cell current can flow only between the drain and the source of the nonvolatile memory cell of interest. Therefore, in the nonvolatile semiconductor memory having a pipeline function for executing a plurality of read operations in parallel, random access for sequentially accessing any nonvolatile memory cells can be performed.

Figure R1020077004361

Description

불휘발성 반도체 메모리{NONVOLATILE SEMICONDUCTOR MEMORY}Nonvolatile Semiconductor Memory {NONVOLATILE SEMICONDUCTOR MEMORY}

본 발명은 불휘발성 메모리 셀을 갖는 불휘발성 반도체 메모리에 관한 것이다. The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory having a nonvolatile memory cell.

플래쉬 메모리 등의 불휘발성 반도체 메모리는 메모리 셀 트랜지스터(이하, 메모리 셀이라고 칭함)의 플로팅 게이트 혹은 트랩 게이트에 전자를 유지하는 지의 여부로 데이터를 기억한다. 예컨대, 일본 특허 공개 평 제7-114796호 공보에 기재되어 있는 불휘발성 반도체 메모리에서는, 서로 직교하는 워드선과 비트선의 교점에 메모리 셀이 형성되어 있다. 메모리 셀의 소스에 접속되는 소스선은 워드선을 따라 배선되어 있다. 한 쌍의 워드선을 따라 배치된 메모리 셀의 소스는 공통의 소스선에 접속되어 있다. 비트선을 따라 배치된 메모리 셀의 드레인은 공통의 비트선에 접속되어 있다. A nonvolatile semiconductor memory such as a flash memory stores data by whether electrons are held in a floating gate or a trap gate of a memory cell transistor (hereinafter referred to as a memory cell). For example, in the nonvolatile semiconductor memory disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 7-114796, memory cells are formed at intersections of word lines and bit lines that are perpendicular to each other. Source lines connected to the source of the memory cells are wired along the word lines. Sources of memory cells arranged along a pair of word lines are connected to a common source line. The drains of the memory cells arranged along the bit lines are connected to a common bit line.

또한, 일본 특허 공개 평 제8-69696호 공보에서는, 2개의 메모리 셀 어레이(서브 어레이)를 교대로 액세스함으로써, 워드선의 전환 시에도, 메모리 셀로부터 연속하여 데이터를 판독하는 것을 가능하게 하고 있다. In Japanese Patent Laid-Open No. 8-69696, by accessing two memory cell arrays (sub arrays) alternately, it is possible to continuously read data from the memory cells even when switching word lines.

[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 평 제7-114796호 공보[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-114796

[특허 문헌 2] 일본 특허 공개 평 제8-69696호 공보[Patent Document 2] Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-69696

본 발명은 이하의 문제점을 해결하기 위해 이루어질 수 있었다. The present invention could be made to solve the following problems.

일본 특허 공개 평 제7-114796호 공보의 불휘발성 반도체 메모리에서는, 서로 인접하는 워드선에 접속되고, 비트선을 따라 배치된 메모리 셀은 공통의 비트선 및 공통의 소스선에 접속되어 있다. 이들 메모리 셀을 순차 판독하는 경우, 서로 인접하는 워드선의 선택 기간을 중복시킬 수 없다. 따라서, 판독 동작에 있어서 어드레스가 랜덤으로 공급되는 경우(랜덤 액세스), 메모리 셀로부터의 데이터를 연속하여 출력할 수 없다. 일본 특허 공개 평 제8-69696호 공보에서는 랜덤 액세스는 서브 어레이를 교대로 액세스할 때만 가능하게 된다. 즉, 하나의 서브 어레이로 랜덤 액세스를 행하는 경우, 데이터를 연속하여 출력할 수 없다. 특히, 판독 동작에 있어서, 워드선의 활성화 기간의 일부를 중복시켜 병렬 처리(파이프라인 처리)를 실시하는 불휘발성 반도체 메모리에서, 랜덤 액세스를 실행할 수 없다. In the nonvolatile semiconductor memory of Japanese Patent Laid-Open No. 7-114796, memory cells connected to adjacent word lines and arranged along bit lines are connected to common bit lines and common source lines. When these memory cells are read sequentially, the selection periods of word lines adjacent to each other cannot be duplicated. Therefore, when addresses are randomly supplied (random access) in the read operation, data from the memory cells cannot be continuously output. In Japanese Patent Laid-Open No. 8-69696, random access is possible only when the sub arrays are alternately accessed. In other words, when random access is performed with one sub array, data cannot be output continuously. In particular, in the read operation, random access cannot be executed in a nonvolatile semiconductor memory in which part of the activation period of the word line is overlapped to perform parallel processing (pipeline processing).

본 발명의 목적은, 연속하는 판독 동작을 병렬하여 실행하는 파이프라인 기능을 갖는 불휘발성 반도체 메모리에 있어서, 랜덤 액세스를 행하는 것에 있다. 특히, 칩 사이즈를 증가시키지 않고, 랜덤 액세스를 할 수 있는 불휘발성 반도체 메모리를 제공하는 것에 있다. An object of the present invention is to perform random access in a nonvolatile semiconductor memory having a pipeline function of executing successive read operations in parallel. In particular, it is to provide a nonvolatile semiconductor memory capable of random access without increasing the chip size.

본 발명의 일 형태에서는, 매트릭스형으로 배치되는 복수의 불휘발성 메모리 셀의 게이트, 드레인 및 소스에 워드선, 비트선 및 소스선이 각각 접속되어 있다. 워드 디코더는 어드레스 신호에 따라 워드선을 활성화한다. 또한, 워드 디코더는 상이한 워드선이 순차 액세스되는 때에, 액세스 동작을 병렬로 실행하기 위해 워드선의 활성화 기간의 일부를 서로 중복시킨다. 즉, 불휘발성 반도체 메모리는 액세스 동작을 병렬로 실행하는 파이프라인 처리가 가능하다. 불휘발성 메모리 셀의 드레인 및 소스에 접속되는 비트선 및 소스선의 조합은 전부 상이하다. 이 때문에, 복수의 판독 동작을 병렬로 실행하기 위해 복수의 워드선이 활성화되는 경우에도, 착안하는 불휘발성 메모리 셀의 드레인·소스 사이에만 메모리 셀 전류를 흘릴 수 있다. 따라서, 복수의 판독 동작을 병렬로 실행하는 파이프라인 기능을 갖는 불휘발성 반도체 메모리에 있어서, 임의의 불휘발성 메모리 셀을 순차 액세스하는 랜덤 액세스를 실행할 수 있다. In one embodiment of the present invention, word lines, bit lines, and source lines are connected to gates, drains, and sources of a plurality of nonvolatile memory cells arranged in a matrix. The word decoder activates the word line in accordance with the address signal. Further, when the different word lines are sequentially accessed, the word decoder overlaps a part of the activation periods of the word lines with each other to execute the access operation in parallel. That is, the nonvolatile semiconductor memory can perform pipeline processing for executing access operations in parallel. The combination of bit lines and source lines connected to the drain and the source of the nonvolatile memory cell are all different. For this reason, even when a plurality of word lines are activated to execute a plurality of read operations in parallel, the memory cell current can flow only between the drain and the source of the nonvolatile memory cell of interest. Therefore, in the nonvolatile semiconductor memory having a pipeline function for executing a plurality of read operations in parallel, random access for sequentially accessing any nonvolatile memory cells can be performed.

본 발명의 일 형태에 있어서의 바람직한 예에서는, 복수의 셀 그룹은 워드선의 배선 방향으로 배열되어, 불휘발성 메모리 셀을 직렬로 접속하여 구성되고 있다. 서로 인접하는 한 쌍의 셀 그룹인 셀 그룹쌍마다, 한 쌍의 비트선이 서로 교차하면서 지그재그형으로 배선되어 있다. 비트선의 배선 방법을 변경함으로써, 칩 사이즈를 증가시키지 않고 랜덤 액세스를 실행할 수 있는 불휘발성 반도체 메모리를 구성할 수 있다. In a preferable example of one embodiment of the present invention, the plurality of cell groups are arranged in the wiring direction of a word line and are configured by connecting nonvolatile memory cells in series. For each cell group pair which is a pair of cell groups adjacent to each other, a pair of bit lines cross each other and are wired in a zigzag form. By changing the wiring method of the bit lines, a nonvolatile semiconductor memory capable of performing random access without increasing the chip size can be constructed.

본 발명의 일 형태에 있어서의 바람직한 예에서는, 각 셀 그룹은 소스가 서로 접속된 복수의 불휘발성 메모리 셀쌍으로 구성되어 있다. 각 셀 그룹쌍에 있어서, 서로 대향하는 불휘발성 메모리 셀쌍은 상이한 소스선에 접속되어 있다. 따라서, 서로 대향하는 2개의 불휘발성 메모리 셀쌍(4개의 불휘발성 메모리 셀을 포함함)마다, 불휘발성 반도체 메모리의 드레인 및 소스에 접속되는 비트선 및 소스선의 조합을 전부 상이하게 할 수 있다. In a preferable example of one embodiment of the present invention, each cell group is composed of a plurality of nonvolatile memory cell pairs whose sources are connected to each other. In each cell group pair, nonvolatile memory cell pairs opposed to each other are connected to different source lines. Therefore, the combination of bit lines and source lines connected to the drain and source of the nonvolatile semiconductor memory can be made different for each pair of nonvolatile memory cells (including four nonvolatile memory cells) facing each other.

본 발명의 일 형태에 있어서의 바람직한 예에서는, 워드선의 사이에, 소스가 형성되는 소스 영역과 드레인이 형성되는 드레인 영역이 교대로 형성되어 있다. 각 셀 그룹쌍에 있어서, 서로 대향하는 불휘발성 메모리 셀쌍의 소스에 접속되는 한 쌍의 소스선은 소스 영역 상 및 드레인 영역 상에 각각 배선되어 있다. 이 때문에, 종래보다 개수가 많은 소스선을, 메모리 셀 어레이의 사이즈를 크게 하지 않고 배선할 수 있다. 즉, 불휘발성 반도체 메모리의 칩 사이즈가 증가하는 것을 방지할 수 있다. In a preferable example of one embodiment of the present invention, a source region where a source is formed and a drain region where a drain is formed are alternately formed between word lines. In each cell group pair, a pair of source lines connected to sources of opposing nonvolatile memory cell pairs are wired on the source region and the drain region, respectively. For this reason, a large number of source lines can be wired without increasing the size of the memory cell array. That is, it is possible to prevent the chip size of the nonvolatile semiconductor memory from increasing.

본 발명의 일 형태에 있어서의 바람직한 예에서는, 드레인 영역 상의 소스선은 소스 영역을 향해 돌출하는 돌출부를 갖고 있다. 드레인 영역 상의 소스선은 소스 영역 상의 소스선보다 하층의 배선층을 사용하여 배선되고 있다. 이 때문에, 개수가 종래보다 많은 소스선을 배선하는 경우에도, 칩 사이즈를 크게 하지 않고, 각 소스선의 배선폭을 넓게 할 수 있고, 소스 저항을 삭감할 수 있다. In a preferable example of one embodiment of the present invention, the source line on the drain region has a protrusion that protrudes toward the source region. The source line on the drain region is wired using a wiring layer below the source line on the source region. For this reason, even when wiring the number of source lines with a larger number than before, the wiring width of each source line can be enlarged and the source resistance can be reduced, without making a chip size large.

본 발명의 일 형태에 있어서의 바람직한 예에서는, 각 셀 그룹은 소스가 서로 접속된 복수의 불휘발성 메모리 셀쌍으로 구성되어 있다. 서로 인접하는 셀 그룹쌍에 있어서, 서로 대향하는 각 불휘발성 메모리 셀쌍의 소스는 공통의 확산층에 의해 형성되어 있다. 이 때문에, 소스 확산층의 총면적을 삭감할 수 있고, 불휘발성 반도체 메모리의 칩 사이즈를 작게 할 수 있다. In a preferable example of one embodiment of the present invention, each cell group is composed of a plurality of nonvolatile memory cell pairs whose sources are connected to each other. In the cell group pairs adjacent to each other, the source of each of the nonvolatile memory cell pairs facing each other is formed by a common diffusion layer. For this reason, the total area of the source diffusion layer can be reduced, and the chip size of the nonvolatile semiconductor memory can be reduced.

본 발명의 일 형태에 있어서의 바람직한 예에서는, 컨택트부는 셀 그룹쌍의 사이에 형성되고, 배선층을 이용하여 형성되는 소스선을 확산층에 접속한다. 각 소스선은 컨택트부를 통해 확산층에 접속되어 있다. 컨택트부의 형성수를 최소한으로 할 수 있으므로, 칩 사이즈가 증가하는 것을 방지할 수 있다. In a preferable example of one embodiment of the present invention, the contact portion is formed between the cell group pairs and connects the source line formed by using the wiring layer to the diffusion layer. Each source line is connected to the diffusion layer via a contact portion. Since the number of contact portions can be minimized, it is possible to prevent the chip size from increasing.

본 발명의 일 형태에 있어서의 바람직한 예에서는, 각 셀 그룹쌍에 있어서, 서로 대향하는 불휘발성 메모리 셀쌍은 상이한 소스선에 접속되어 있다. 워드선의 배선 방향을 따라 형성되는 컨택트부는 하나 걸러서 한 쪽 및 다른 쪽의 소스선에 접속되어 있다. 이 예에 있어서도, 컨택트부의 형성수를 최소한으로 할 수 있고, 칩 사이즈가 증가하는 것을 방지할 수 있다. In a preferable example of one embodiment of the present invention, in each cell group pair, the nonvolatile memory cell pairs opposed to each other are connected to different source lines. Each contact portion formed along the wiring direction of the word line is connected to one and the other source line. Also in this example, the number of contact portions formed can be minimized, and the chip size can be prevented from increasing.

본 발명의 일 형태에 있어서의 바람직한 예에서는, 소스 디코더는 메모리 셀의 액세스 시에, 액세스하는 불휘발성 메모리 셀에 접속된 소스선을 접지 전압으로 설정하고, 다른 소스선을 플로팅 상태로 설정한다. 이 때문에, 파이프라인 처리에 의해 복수의 워드선이 활성화되는 경우에도, 착안하는 불휘발성 메모리 셀의 드레인·소스 사이에만 메모리 셀 전류를 흐르게 할 수 있다. 따라서, 복수의 판독 동작을 병렬로 실행하는 불휘발성 반도체 메모리에 있어서, 임의의 불휘발성 메모리 셀을 순차 액세스하는 랜덤 액세스를 실행할 수 있다. In a preferred example of one embodiment of the present invention, the source decoder sets a source line connected to a nonvolatile memory cell to be accessed to a ground voltage and sets another source line to a floating state when the memory cell is accessed. Therefore, even when a plurality of word lines are activated by the pipeline processing, the memory cell current can flow only between the drain and the source of the nonvolatile memory cell of interest. Therefore, in the nonvolatile semiconductor memory that executes a plurality of read operations in parallel, random access for sequentially accessing any nonvolatile memory cells can be performed.

본 발명의 일 형태에 있어서의 바람직한 예에서는, 칼럼 디코더는 메모리 셀의 액세스 시에, 액세스하는 불휘발성 메모리 셀에 접속된 비트선을 드레인 전압 으로 설정하고, 다른 비트선을 플로팅 상태로 설정한다. 이 예에 있어서도, 파이프라인 처리에 의해 복수의 워드선이 활성화되는 경우에도, 착안하는 불휘발성 메모리 셀의 드레인·소스 사이에만 메모리 셀 전류를 흐르게 할 수 있다. 따라서, 복수의 판독 동작을 병렬로 실행하는 불휘발성 반도체 메모리에 있어서, 임의의 불휘발성 메모리 셀을 순차 액세스하는 랜덤 액세스를 실행할 수 있다. In a preferred example of one embodiment of the present invention, the column decoder sets a bit line connected to a nonvolatile memory cell to be accessed as a drain voltage and sets another bit line to a floating state when the memory cell is accessed. Also in this example, even when a plurality of word lines are activated by pipeline processing, the memory cell current can flow only between the drain and the source of the nonvolatile memory cell of interest. Therefore, in the nonvolatile semiconductor memory that executes a plurality of read operations in parallel, random access for sequentially accessing any nonvolatile memory cells can be performed.

도 1은 본 발명의 불휘발성 반도체 메모리의 일 실시형태를 도시하는 블록도. 1 is a block diagram showing one embodiment of a nonvolatile semiconductor memory of the present invention;

도 2는 도 1에 도시한 메모리 셀 어레이의 상세를 도시하는 회로도. FIG. 2 is a circuit diagram showing details of the memory cell array shown in FIG.

도 3은 도 1에 도시한 메모리 셀 어레이의 상세를 도시하는 레이아웃도. 3 is a layout diagram showing details of the memory cell array shown in FIG. 1;

도 4는 본 발명의 플래쉬 메모리의 판독 동작의 예를 도시하는 타이밍도. 4 is a timing chart showing an example of a read operation of the flash memory of the present invention.

도 5는 판독 동작이 연속하여 실행될 때의 메모리 셀의 상태를 도시하는 설명도. 5 is an explanatory diagram showing a state of a memory cell when a read operation is executed continuously;

도 6은 판독 동작이 연속하여 실행되는 경우의 메모리 셀(MC)의 상태를 도시하는 회로도. Fig. 6 is a circuit diagram showing a state of the memory cell MC when the read operation is executed in succession.

도 7은 발명자가 본 발명 전에 검토한 메모리 셀 어레이의 예를 도시하는 레이아웃도. 7 is a layout showing an example of a memory cell array examined by the inventor before the present invention.

이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 이용하여 설명한다. 도면 중의 ◎는 외부 단자를 나타내고 있다. 도면 중, 굵은 선으로 도시한 신호선은 복수 선으로 구성되어 있다. 또한, 굵은 선이 접속되어 있는 블록의 일부는 복수의 회로로 구성되어 있다. 외부 단자를 통해 공급되는 신호에는 단자명과 동일한 부호를 사용한다. 또한, 신호가 전달되는 신호선에는 신호명과 동일한 부호를 사용한다. EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described using drawing. In the drawings,? Denotes an external terminal. In the figure, the signal line shown by the thick line consists of a plurality of lines. In addition, a part of the block to which the thick line is connected is comprised by the some circuit. The same code as the terminal name is used for the signal supplied through the external terminal. In addition, the same code | symbol as a signal name is used for the signal line to which a signal is transmitted.

도 1은 본 발명의 불휘발성 반도체 메모리의 일 실시형태를 나타내고 있다. 이 불휘발성 반도체 메모리는 실리콘 기판 상에 CMOS 프로세스를 사용하여 NOR 형 의 플래쉬 메모리로서 형성되어 있다. 플래쉬 메모리는 커맨드 입력 회로(10), 스테이트 머신(12), 어드레스 입력 회로(14), 데이터 입출력 회로(16), 워드 디코더(18), 소스 디코더(20), 칼럼 디코더(22), 데이터 제어 회로(24) 및 메모리 셀 어레이(26)를 갖고 있다. 워드 디코더(18), 소스 디코더(20), 칼럼 디코더(22), 데이터 제어 회로(24) 및 메모리 셀 어레이(26)에 의해, 메모리 코어(28)가 구성되어 있다. 1 illustrates an embodiment of a nonvolatile semiconductor memory of the present invention. This nonvolatile semiconductor memory is formed as a NOR flash memory using a CMOS process on a silicon substrate. The flash memory includes a command input circuit 10, a state machine 12, an address input circuit 14, a data input / output circuit 16, a word decoder 18, a source decoder 20, a column decoder 22, and data control. It has a circuit 24 and a memory cell array 26. The memory core 28 is constituted by the word decoder 18, the source decoder 20, the column decoder 22, the data control circuit 24, and the memory cell array 26.

커맨드 입력 회로(10)는 커맨드 단자(CMD)를 통해 수신하는 커맨드 신호(CMD)를 해독하여, 해독한 커맨드를 스테이트 머신(12)으로 통지한다. 커맨드 신호(CMD)로서, 예컨대, 칩 인에이블 신호, 아웃풋 인에이블 신호, 라이트 인에이블 신호 등이 있다. 스테이트 머신(12)은 커맨드 입력 회로(10)에 의해 해독되는 커맨드에 따라, 플래쉬 메모리를 동작시키기 위한 복수의 타이밍 신호를 생성하고, 생성한 타이밍 신호를 내부 회로[어드레스 입력 회로(14), 데이터 입출력 회로(16), 워드 디코더(18), 소스 디코더(20), 칼럼 디코더(22), 데이터 제어 회로(24) 등]로 출력한다. 스테이트 머신(12)은 복수의 판독 동작(액세스 동작)을 병렬로 실행하는 파이프라인 처리를 실행하기 위해, 내부 회로의 동작을 서로 독립하는 복수의 단계로 나눈다. 각 단계는 타이밍 신호에 의해 순차 실행된다. 파이프라인 처리에 대해서는 후술하는 도 4에서 설명한다. The command input circuit 10 decodes the command signal CMD received through the command terminal CMD and notifies the state machine 12 of the decoded command. Examples of the command signal CMD include a chip enable signal, an output enable signal, a write enable signal, and the like. The state machine 12 generates a plurality of timing signals for operating the flash memory according to the command decoded by the command input circuit 10 and stores the generated timing signals in an internal circuit (address input circuit 14, data). Input / output circuit 16, word decoder 18, source decoder 20, column decoder 22, data control circuit 24 and the like. The state machine 12 divides the operations of the internal circuits into a plurality of stages that are independent of each other in order to execute pipeline processing for executing a plurality of read operations (access operations) in parallel. Each step is executed sequentially by a timing signal. The pipeline processing will be described later with reference to FIG. 4.

어드레스 입력 회로(14)는 어드레스 단자(AD)를 통해 수신하는 어드레스 신호(AD)를 워드 디코더(18), 소스 디코더(20) 및 칼럼 디코더(22)로 출력한다. 또한, 어드레스 신호(AD)를 프리디코드하는 프리디코더를 어드레스 입력 회로(14)와 워드 디코더(18), 소스 디코더(20) 및 칼럼 디코더(22)와의 사이에 배치하여도 좋다. 데이터 입출력 회로(16)는 메모리 셀 어레이(26)로부터 판독되는 데이터를 데이터 단자(DQ)로 출력한다. 데이터 입출력 회로(16)는 데이터 단자(DQ)를 통해 메모리 셀 어레이(26)에 기록하는 데이터를 수신한다. 또한, 커맨드 신호의 일부를 데이터 단자(DQ)에서 수신하고, 스테이트 머신(12)은 커맨드 단자(CMD)에서 수신하는 커맨드 신호(CMD)와 조합하여 동작 커맨드를 결정하여도 좋다. The address input circuit 14 outputs the address signal AD received through the address terminal AD to the word decoder 18, the source decoder 20, and the column decoder 22. Further, a predecoder for predecoding the address signal AD may be disposed between the address input circuit 14 and the word decoder 18, the source decoder 20, and the column decoder 22. The data input / output circuit 16 outputs data read from the memory cell array 26 to the data terminal DQ. The data input / output circuit 16 receives data written to the memory cell array 26 through the data terminal DQ. A part of the command signal may be received at the data terminal DQ, and the state machine 12 may determine an operation command in combination with the command signal CMD received at the command terminal CMD.

워드 디코더(18)는 메모리 셀(MC)의 액세스 시에, 어드레스 신호(AD)에 따라서, 워드선(WL) 중 어느 하나를 선택한다. 워드 디코더(18)는 판독 동작이 연속하여 실행되고, 상이한 워드선(WL)이 순차 선택될 때에, 스테이트 머신(12)의 제어를 받아 워드선(WL)의 활성화 기간의 일부를 서로 중복시키는 기능을 갖는다. 소스 디코더(20)는 판독 동작 시에, 어드레스 신호(AD)에 의해 선택되는 소스선(SL)을 접지 전압으로 설정하고, 다른 소스선(SL)을 플로팅 상태로 설정한다. 즉, 액세스하는 불휘발성 메모리 셀(MC)에 접속된 소스선(SL)은 접지 전압으로 설정되고, 다른 소스선(SL)은 플로팅 상태로 설정된다. 칼럼 디코더(22)는 판독 동작 시에, 어드레스 신호(AD)에 의해 선택되는 비트선(BL)을 드레인 전압(예컨대, 1V)으로 설정하고, 다른 비트선(BL)을 플로팅 상태로 설정한다. 즉, 액세스하는 불휘발성 메모리 셀에 접속된 비트선(BL)은 드레인 전압으로 설정되고, 다른 비트선(BL)은 플로팅 상태로 설정된다. The word decoder 18 selects any one of the word lines WL in accordance with the address signal AD when the memory cell MC is accessed. The word decoder 18 performs a function of overlapping a part of the activation period of the word line WL under the control of the state machine 12 when the read operation is continuously executed and different word lines WL are sequentially selected. Has In the read operation, the source decoder 20 sets the source line SL selected by the address signal AD to the ground voltage, and sets the other source line SL to the floating state. That is, the source line SL connected to the nonvolatile memory cell MC to be accessed is set to the ground voltage, and the other source line SL is set to the floating state. In the read operation, the column decoder 22 sets the bit line BL selected by the address signal AD to the drain voltage (for example, 1V) and sets the other bit line BL to the floating state. That is, the bit line BL connected to the nonvolatile memory cell to be accessed is set to the drain voltage, and the other bit line BL is set to the floating state.

데이터 제어 회로(24)는 도시하지 않은 센스 증폭기, 데이터의 기록 회로 등을 갖고 있다. 센스 증폭기는 판독 동작 중에 메모리 셀(MC)의 드레인·소스 사이 에 흐르는 메모리 셀 전류를 검출하여, 메모리 셀(MC)에 유지되어 있는 데이터의 논리값을 판정한다. 기록 회로는 데이터의 기록 동작(프로그램) 및 소거 동작을 제어한다. The data control circuit 24 has a sense amplifier (not shown), a data writing circuit, and the like. The sense amplifier detects the memory cell current flowing between the drain and the source of the memory cell MC during the read operation, and determines the logic value of the data held in the memory cell MC. The write circuit controls the write operation (program) and erase operation of the data.

메모리 셀 어레이(26)는 매트릭스형으로 배치되는 복수의 불휘발성 메모리 셀(MC)을 갖고 있다. 각 메모리 셀(MC)은 플로팅 게이트를 갖는 메모리 셀 트랜지스터로 구성되어 있다. 메모리 셀(MC)의 컨트롤 게이트는 워드선(WL)(WL0, 1, …) 중 어느 하나에 접속되어 있다. 메모리 셀(MC)의 드레인은 비트선(BL)(BL0, 1, …) 중 어느 하나에 접속되어 있다. 메모리 셀(MC)의 소스는 소스선(SL)(SL0, 1, …) 중 어느 하나에 접속되어 있다. 메모리 셀 어레이(26)는 도 2 및 도 3에서 상세하게 설명한다. The memory cell array 26 has a plurality of nonvolatile memory cells MC arranged in a matrix. Each memory cell MC is composed of a memory cell transistor having a floating gate. The control gate of the memory cell MC is connected to any one of the word lines WL (WL0, 1, ...). The drain of the memory cell MC is connected to any one of the bit lines BL (BL0, 1, ...). The source of the memory cell MC is connected to any one of the source lines SL (SL0, 1, ...). The memory cell array 26 will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3.

도 2는 도 1에 도시한 메모리 셀 어레이(26)의 회로의 상세를 나타내고 있다. 메모리 셀 어레이(26)는 메모리 셀(MC)을 직렬로 접속하여 구성된 복수의 셀 그룹(CG)을 갖고 있다. 각 셀 그룹(CG)은 소스가 서로 접속된 한 쌍의 메모리 셀(MC)로 이루어지는 불휘발성 메모리 셀쌍(MCP)(도면 중의 타원 프레임)으로 구성되어 있다. 셀 그룹(CG)은 워드선(WL)의 배선 방향(도의 좌우 방향)으로 배열되어 있다. 서로 인접하는 한 쌍의 셀 그룹에 의해 셀 그룹쌍(CGP)이 구성되어 있다. 한 쌍의 비트선(BL)(예컨대, BL0와 BL1)이, 워드선(WL)의 직교 방향을 따라 셀 그룹쌍(CGP)마다 배선되어 있다. 비트선쌍(BL)은 서로 교차하면서 지그재그형으로 배선되어 있다. FIG. 2 shows details of a circuit of the memory cell array 26 shown in FIG. The memory cell array 26 has a plurality of cell groups CG formed by connecting memory cells MC in series. Each cell group CG is constituted by a nonvolatile memory cell pair MCP (ellipse frame in the figure), which consists of a pair of memory cells MC whose sources are connected to each other. The cell groups CG are arranged in the wiring direction (left and right directions in the figure) of the word line WL. A cell group pair CGP is formed by a pair of cell groups adjacent to each other. A pair of bit lines BL (for example, BL0 and BL1) are wired for each cell group pair CGP along the orthogonal direction of the word line WL. The bit line pair BL is wired in a zigzag form while crossing each other.

서로 인접하는 셀 그룹쌍(CGP)에 있어서, 서로 대향하는 각 메모리 셀 쌍(MCP)의 소스는 공통의 확산층(파선의 사각 프레임)에 의해 형성되어 있다. 또한, 각 셀 그룹쌍(CGP)에 있어서, 서로 대향하는 2개의 불휘발성 메모리 셀쌍(MCP)은 상이한 소스선(SL)에 접속되어 있다. 예컨대, 워드선(WL1, 2)에 접속된 2개의 메모리 셀쌍(MCP)은 상이한 소스선(SL1, SL0)에 각각 접속되어 있다. 이하, 각 셀 그룹쌍(CGP)에 있어서 서로 대향하는 2개의 메모리 셀쌍(MCP)[4개의 메모리 셀(MC)을 포함함]을, 메모리 셀 그룹이라고 칭한다. 각 메모리 셀 그룹에서는 메모리 셀(MC)의 드레인 및 소스에 접속되는 비트선(BL) 및 소스선(SL)의 조합은 모두 상이하다. In the cell group pair CGP adjacent to each other, the source of each memory cell pair MCP facing each other is formed by a common diffusion layer (a rectangular frame of a broken line). In each cell group pair CGP, two nonvolatile memory cell pairs MCP facing each other are connected to different source lines SL. For example, two memory cell pairs MCP connected to word lines WL1 and 2 are connected to different source lines SL1 and SL0, respectively. Hereinafter, two memory cell pairs MCP (including four memory cells MC) that face each other in each cell group pair CGP are referred to as memory cell groups. In each memory cell group, the combination of the bit line BL and the source line SL connected to the drain and the source of the memory cell MC are all different.

복수의 메모리 셀 그룹은 워드선쌍(WL) 또는 비트선쌍(BL) 중 적어도 어느 하나가, 서로 상이하다. 따라서, 비트선쌍(BL)을 지그재그형으로 배선하여, 각 셀 그룹쌍(CGP)에 있어서 서로 대향하는 2개의 메모리 셀쌍(MCP)의 소스선(SL)을 상이하게 함으로써 메모리 셀 어레이(26)의 레이아웃 사이즈를 크게 하지 않고, 메모리 셀(MC)의 드레인 및 소스에 접속되는 비트선(BL) 및 소스선(SL)의 조합을 전부 상이하게 할 수 있다. At least one of the word line pair WL and the bit line pair BL is different from each other in the plurality of memory cell groups. Accordingly, the bit line pair BL is wired in a zigzag pattern so that the source lines SL of the two memory cell pairs MCP facing each other in each cell group pair CGP are different from each other. The combination of the bit lines BL and the source lines SL connected to the drain and the source of the memory cell MC can all be made different without increasing the layout size.

도 3은 도 1에 도시한 메모리 셀 어레이(26)의 레이아웃을 상세하게 도시하고 있다. 도면 중, 굵은 파선 프레임은 반도체 기판에 형성되는 확산층을 도시하고 있다. 그물망 표시로 도시한 워드선(WL)은 폴리실리콘(Poly-Si)을 이용하여 형성되어 있다. 굵은 실선으로 도시한 비트선(BL)은 제1 금속 배선층(M1) 및 제2 금속 배선층(M2)을 이용하여 형성되어 있다. 가는 실선으로 도시한 소스선(SL)은 제3 금속 배선층(M3) 및 제4 금속 배선층(M4)으로 형성되어 있다. 금속 배선층은 M1, M2, M3, M4의 순서대로, 반도체 기판 상에 형성된다. X를 붙인 사각 프레임은 확산층을 금속 배선층에 접속하기 위한 컨택트부(CNT)(플러그)를 도시하고 있다. 비트선(BL)의 컨택트부(CNT)는 굵은 사각 프레임으로 도시하고, 소스선(SL)의 컨택트부(CNT)는 가는 사각 프레임으로 도시하고 있다. 도면 중에 사선으로 도시한 영역은 하나의 메모리 셀(MC)을 도시한다. 또한, 도 3에서는 배선의 구별을 명확하게 하기위해, 배선의 일부의 폭을 실제보다 가늘게 기재하고 있다. 실제로는 각 배선은 레이아웃 설계 기준을 만족하는 폭을 갖고 있다. FIG. 3 shows a detailed layout of the memory cell array 26 shown in FIG. In the figure, a thick dashed line frame shows a diffusion layer formed on a semiconductor substrate. The word line WL shown by a mesh display is formed using poly-silicon (Poly-Si). The bit line BL shown by the thick solid line is formed using the 1st metal wiring layer M1 and the 2nd metal wiring layer M2. The source line SL shown by a thin solid line is formed of the 3rd metal wiring layer M3 and the 4th metal wiring layer M4. The metal wiring layer is formed on the semiconductor substrate in the order of M1, M2, M3, M4. The rectangular frame with X shows a contact portion CNT (plug) for connecting the diffusion layer to the metal wiring layer. The contact portion CNT of the bit line BL is shown by a thick rectangular frame, and the contact portion CNT of the source line SL is shown by a thin rectangular frame. An area shown by diagonal lines in the drawing shows one memory cell MC. In addition, in FIG. 3, in order to make the distinction of wiring clear, the width | variety of a part of wiring is described as thinner than actual. In practice, each wiring has a width that satisfies the layout design criteria.

비트선쌍(BL)은 소스 영역 상에서 교차하고 있다. 메모리 셀(MC)의 소스가 형성되는 소스 영역 및 메모리 셀(MC)의 드레인이 형성되는 드레인 영역은 워드선(WL) 사이에 교대로 형성되어 있다. 소스 영역 내의 굵은 파선 프레임은 소스 확산층을 나타내고, 드레인 영역 내의 굵은 파선은 드레인 확산층을 나타내고 있다. 짝수의 숫자를 붙인 소스선(SL0, SL2, …)은 드레인 영역 상에 형성되어 있다. 홀수의 숫자를 붙인 소스선(SL1, 3, …)은 소스 영역 상에 형성되어 있다. 각 셀 그룹쌍(CGP)에 있어서, 서로 대향하는 메모리 셀쌍(MCP)의 소스에 각각 접속되는 한 쌍의 소스선(SL)은 소스 영역 상 및 드레인 영역 상에 각각 배선되어 있다. 즉, 각 셀 그룹쌍(CGP)에 있어서, 서로 대향하는 메모리 셀쌍(MCP)은 상이한 소스선(SL)에 접속되어 있다. 소스선(SL)을 소스 영역 상 및 드레인 영역 상에 형성하는 것으로, 종래보다 개수가 많은 소스선을 메모리 셀 어레이의 사이즈를 크게 하지 않고 배선할 수 있다. 또한, 소스선(SL)을 2개의 금속 배선층(M3, M4)을 이용하여 형성하는 것으로, 칩 사이즈를 크게 하지 않고, 각 소스선(SL)의 배선 폭을 넓게 할 수 있 어, 소스 저항을 삭감할 수 있다. The bit line pair BL intersects on the source region. The source region where the source of the memory cell MC is formed and the drain region where the drain of the memory cell MC are formed are alternately formed between the word lines WL. The thick broken line frame in the source region indicates the source diffusion layer, and the thick broken line in the drain region indicates the drain diffusion layer. Even-numbered source lines SL0, SL2, ... are formed on the drain region. Odd numbered source lines SL1, 3, ... are formed on the source region. In each cell group pair CGP, a pair of source lines SL respectively connected to the sources of memory cell pairs MCP facing each other are wired on the source region and the drain region, respectively. That is, in each cell group pair CGP, memory cell pairs MCP facing each other are connected to different source lines SL. By forming the source lines SL on the source region and the drain region, a large number of source lines can be wired without increasing the size of the memory cell array. In addition, by forming the source lines SL by using the two metal wiring layers M3 and M4, the wiring width of each source line SL can be widened without increasing the chip size, and the source resistance can be increased. Can be reduced.

소스 영역 상의 소스선(SL)은 컨택트부(CNT)를 통해, 확산층에 직접 접속되어 있다. 드레인 영역 상의 소스선(SL)은 소스 영역을 향해 소스 확산층 상까지 돌출하는 돌출부(PP)를 갖고 있다. 드레인 영역 상의 소스선(SL)은 돌출부(PP) 및 컨택트부(CNT)를 통해 확산층에 접속되어 있다. 각 컨택트부(CNT)는 셀 그룹쌍(CGP)의 사이에 형성되어 있다. 워드선(WL)의 배선 방향(도의 가로 방향)을 따라 형성되는 컨택트부(CNT)는 하나 걸러서 소스 영역 상의 소스선(SL) 및 드레인 영역 상의 소스선(SL)에 접속되어 있다. 상술한 바와 같이, 서로 인접하는 셀 그룹쌍(CGP)에 있어서, 서로 대향하는 각 메모리 셀쌍(MCP)의 소스는 공통의 확산층에 의해 형성되어 있다. 이 때문에, 컨택트부(CNT)의 형성수를 최소한으로 할 수 있어, 소스 확산층의 총면적을 삭감할 수 있다. 따라서, 플래쉬 메모리의 칩 사이즈를 작게 할 수 있다. 또한, 컨택트부(CNT)를 셀 그룹쌍(CGP)의 사이에 형성함으로써, 소스선의 컨택트부(CNT)가 비트선(BL)과 쇼트하는 것을 방지할 수 있다. The source line SL on the source region is directly connected to the diffusion layer through the contact portion CNT. The source line SL on the drain region has a protrusion PP that protrudes onto the source diffusion layer toward the source region. The source line SL on the drain region is connected to the diffusion layer through the protruding portion PP and the contact portion CNT. Each contact portion CNT is formed between the cell group pairs CGP. The contact portions CNT formed along the wiring direction (horizontal direction in the figure) of the word line WL are connected to the source line SL on the source region and the source line SL on the drain region. As described above, in the cell group pair CGP adjacent to each other, the source of each memory cell pair MCP facing each other is formed by a common diffusion layer. For this reason, the number of formation of the contact part CNT can be minimized, and the total area of a source diffusion layer can be reduced. Therefore, the chip size of the flash memory can be reduced. Further, by forming the contact portion CNT between the cell group pairs CGP, it is possible to prevent the contact portion CNT of the source line from shorting with the bit line BL.

도 4는 본 발명의 플래쉬 메모리의 판독 동작의 예를 도시하고 있다. 이 예에서는 플래쉬 메모리는 판독 커맨드와 함께 어드레스 신호(AD)(AD0, AD1, …)를 연속하여 받고, 판독 동작을 연속하여 실행한다. 판독 동작의 실행에 의해, 판독 데이터 DQ(DQ0, DQ1, …)가 연속하여 출력된다. 어드레스 신호(AD)가 공급되고 나서 데이터 신호(DQ)가 출력되기까지의 레이턴시는 "4"이다. 또한 본 발명은 "4"이외의 레이턴시의 판독 동작에도 적용할 수 있다. 4 shows an example of a read operation of the flash memory of the present invention. In this example, the flash memory continuously receives the address signals AD (AD0, AD1, ...) together with the read command, and executes the read operation continuously. By the execution of the read operation, the read data DQ (DQ0, DQ1, ...) are output continuously. The latency from the supply of the address signal AD to the output of the data signal DQ is "4". The present invention can also be applied to a read operation of latency other than " 4 ".

한 번의 판독 동작은 4개의 단계에 의해 구성된다. 4개의 단계는 어드레스 신호(AD)의 검출 단계(ATD), 워드선(WL)의 활성화 단계(WL), 데이터의 판독 단계(BL, SL, SA) 및 데이터의 출력 단계(DOUT)이다. ATD는 어드레스 신호(AD)의 선택 및 확정 기간[어드레스 신호(AD)의 천이의 검출]을 나타내고 있다. WL은 워드선(WL)의 선택 기간(승압 기간)을 나타내고 있다. BL은 비트선(BL)의 선택 기간을 나타내고 있다. SL은 소스선(SL)의 선택 기간을 나타내고 있다. SA는 센스 증폭기에 의한 데이터의 판정 기간을 나타내고 있다. DOUT는 데이터의 출력 기간을 나타내고 있다. One read operation consists of four steps. The four steps are the detection step ADT of the address signal AD, the activation step WL of the word line WL, the data read step BL, SL, SA and the data output step DOUT. ATD indicates the selection and determination period (detection of transition of address signal AD) of the address signal AD. WL represents a selection period (step-up period) of the word line WL. BL indicates the selection period of the bit line BL. SL represents the selection period of the source line SL. SA represents the determination period of data by the sense amplifier. DOUT represents an output period of data.

이들 단계는 스테이트 머신(12)의 제어에 의해, 서로 독립적으로 처리된다. 하나의 판독 동작을, 서로 독립하는 복수의 단계에 의해 구성하는 것으로, 복수의 판독 동작을 병렬하여 실행하는 파이프라인 처리가 가능해진다. 파이프라인 처리에 의해, 데이터 신호(DQ)의 출력 사이클인 외부 판독 사이클을 짧게 할 수 있어, 데이터의 전송 레이트를 향상할 수 있다. These steps are processed independently of each other by the control of the state machine 12. By constructing one read operation by a plurality of independent steps, a pipelined process for executing a plurality of read operations in parallel becomes possible. By pipeline processing, the external read cycle which is the output cycle of the data signal DQ can be shortened, and the data transfer rate can be improved.

워드선(WL)은 데이터가 판독될 때까지 활성화를 계속할 필요가 있다. 이 때문에, 워드선(WL)의 활성화 단계의 기간은 데이터의 판독 단계의 기간(BL, SL, SA)을 포함하고 있다. 바꾸어 말하면, 현재의 판독 동작에 있어서, 워드선(WL)이 활성화되어, 데이터의 판독 단계가 실행되는 때에, 다음 판독 동작을 위해 별도의 워드선(WL)이 활성화된다. 이 때문에, 워드선(WL)의 활성화 단계의 일부는 판독 동작이 연속하는 경우, 서로 중복한다. 종래의 파이프라인 기능을 갖는 불휘발성 반도체 메모리는 연속하는 임의의 어드레스 신호(AD)에 따라 판독 동작을 실행하는 랜덤 액세스에서는, 도 4에 도시하는 파이프라인 동작을 실행할 수 없었다. 그러나, 본 발명에서는 메모리 셀(MC)의 드레인 및 소스에 접속되는 비트선(BL) 및 소스선(SL)의 조합을 전부 상이하게 하고 있으므로, 랜덤 액세스에 표면 파이프라인 동작을 실행할 수 있다. The word line WL needs to continue activation until data is read. For this reason, the period of the activation step of the word line WL includes the periods BL, SL, SA of the data read step. In other words, in the current read operation, the word line WL is activated, and when the data read step is executed, the separate word line WL is activated for the next read operation. For this reason, some of the activation steps of the word line WL overlap each other when the read operation is continuous. In the conventional nonvolatile semiconductor memory having a pipelined function, the pipelined operation shown in FIG. 4 cannot be executed in a random access for performing a read operation in accordance with an arbitrary arbitrary address signal AD. However, in the present invention, since the combinations of the bit lines BL and the source lines SL connected to the drain and the source of the memory cell MC are all different, the surface pipeline operation can be performed for random access.

도 5는 판독 동작이 연속하여 실행될 때의 메모리 셀(MC)의 상태를 나타내고 있다. 데이터를 판독하는 메모리 셀(MC)은 게이트(G)에서 승압 전압(예컨대, 5V)을 받고, 드레인(D)에서 드레인 전압(예컨대, 1V)을 받으며, 소스(S)에서 접지 전압(0V)을 받는다. 그리고, 드레인·소스 사이를 흐르는 메모리 셀 전류에 따라, 메모리 셀(MC)에 유지되어 있는 논리가 판정된다. 여기서, 게이트 전압은 스테이트 머신(12)의 제어를 받아 워드 디코더(18)에 의해 설정된다. 드레인 전압은 스테이트 머신(12)의 제어를 받아 칼럼 디코더(22)에 의해 설정된다. 소스 전압은 스테이트 머신(12)의 제어를 받아 소스 디코더(20)에 의해 설정된다. 5 shows the state of the memory cell MC when the read operation is executed continuously. The memory cell MC reading data receives a boosted voltage (eg, 5V) at the gate G, a drain voltage (eg, 1V) at the drain D, and a ground voltage (0V) at the source S. Receive. The logic held in the memory cell MC is determined according to the memory cell current flowing between the drain and the source. Here, the gate voltage is set by the word decoder 18 under the control of the state machine 12. The drain voltage is set by the column decoder 22 under the control of the state machine 12. The source voltage is set by the source decoder 20 under the control of the state machine 12.

플래쉬 메모리는 파이프라인 판독을 실행하기 위해, 어떤 메모리 셀(MC)이 판독 중인 때, 즉, 어떤 워드선(WL)이 승압 전압으로 설정되어 있는 기간에, 다음으로 판독하는 메모리 셀(MC)에 접속된 워드선(WL)을 승압 전압으로 설정한다. 이 때, 다음으로 판독하는 메모리 셀(MC)의 메모리 셀 전류가 판독 중인 메모리 셀(MC)에 접속된 비트선(BL) 또는 소스선(SL)에 흐르면, 판독 중인 메모리 셀(MC)의 데이터를 정확하게 판정할 수 없다. 데이터의 오판독을 방지하기 위해, 다음으로 판독하는 메모리 셀(MC)[워드선(WL)이 승압 전압으로 설정되는 메모리 셀(MC)]은 메모리 셀 전류가 흐르지 않도록 상태 A, B, C 중 어느 하나로 설정해 놓아야 한다. 즉, 다음으로 판독하는 메모리 셀(MC)은 드레인(D) 및 소스(S)의 적어도 어 느 하나를 플로팅 상태(오픈)에 설정하거나, 혹은 드레인(D)/소스(S)간 전압을 0V로 설정해야 한다. 구체적으로는 상태 A에서는 드레인(D)은 오픈 또는 0V(소스 전압)로 설정된다. 상태 B에서는 소스(S)는 오픈 또는 1V(드레인 전압)로 설정된다. The flash memory is used to read the memory cell MC next time when a memory cell MC is being read, that is, during a period in which a word line WL is set to a boosted voltage in order to execute a pipeline readout. The connected word line WL is set to a boosted voltage. At this time, when the memory cell current of the memory cell MC to be read next flows through the bit line BL or the source line SL connected to the memory cell MC being read, the data of the memory cell MC being read is read. Cannot be determined accurately. In order to prevent the misreading of data, the next memory cell MC (memory cell MC whose word line WL is set to a boosted voltage) is read out of states A, B, and C so that no memory cell current flows. It must be set to either. That is, the memory cell MC to read next sets at least one of the drain D and the source S in a floating state (open), or sets the voltage between the drain D and the source S to 0V. Must be set to. Specifically, in the state A, the drain D is set to open or 0V (source voltage). In state B, source S is set to open or 1V (drain voltage).

도 6은 판독 동작이 연속하여 실행되는 경우의 메모리 셀(MC)의 상태를 도시하고 있다. 이 예에서는 ○으로 도시한 메모리 셀(MC)에 대한 판독 동작이 실행되고 있다. 이 때문에, 굵은 선으로 도시한 워드선(WL3), 비트선(BL3), 소스선(SL2)은 승압 전압, 드레인 전압, 접지 전압으로 각각 설정되어 있다. 각 메모리 셀(MC)의 옆에 도시한 기호 A, B, C는 워드선(WL)에 승압 전압이 공급되었을 때의 상태 A, B, C(도 5)를 각각 나타내고 있다. Fig. 6 shows the state of the memory cell MC when the read operation is executed continuously. In this example, a read operation is performed on the memory cell MC shown in circles. For this reason, the word line WL3, the bit line BL3, and the source line SL2 shown by the thick line are set to the boost voltage, the drain voltage, and the ground voltage, respectively. Symbols A, B, and C shown next to each memory cell MC indicate states A, B, and C (FIG. 5) when the boosted voltage is supplied to the word line WL.

다음으로 판독되는 메모리 셀(MC)에 대응하는 워드선(WL)이 활성화될 때, 모든 메모리 셀(MC)은 상태 A, B, C 중 어느 하나가 된다. 구체적으로는 다음으로 판독되는 메모리 셀(MC)이 소스선(SL2)에 접속되어 있는 다른 메모리 셀(MC)의 경우, 이들 메모리 셀(MC)은 상태 A가 된다. 다음으로 판독되는 메모리 셀(MC)이 비트선(BL3)에 접속되어 있는 다른 경우, 이들 메모리 셀(MC)은 상태 B가 된다. 다음으로 판독되는 메모리 셀(MC)이, 상기 이외의 메모리 셀(MC)의 경우, 이들 메모리 셀(MC)은 상태 C가 된다. 따라서, 파이프라인 기능을 갖는 플래쉬 메모리에 있어서, 랜덤 액세스(판독 동작)를 실행할 수 있다. When the word line WL corresponding to the memory cell MC to be read next is activated, all the memory cells MC are in any of states A, B, and C. Specifically, in the case of another memory cell MC in which the next memory cell MC to be read is connected to the source line SL2, these memory cells MC are in state A. FIG. In the case where the memory cell MC to be read next is connected to the bit line BL3, these memory cells MC are in state B. FIG. When the next memory cell MC to be read is the memory cell MC other than the above, these memory cells MC are in the state C. FIG. Therefore, in the flash memory having the pipeline function, random access (read operation) can be executed.

도 7은 발명자가 본 발명 전에 검토한 메모리 셀 어레이의 레이아웃 예를 도시하고 있다. 이 예는 종래의 메모리 셀 어레이에 대해, 비트선(BL)은 금속 배선층(M1, M2)을 사용하여 지그재그형으로 배선되고, 소스선(SL)은 금속 배선층(M3, M4)을 사용하여 배선되어 있다. 소스선(SL)을 메모리 셀(MC)의 소스 확산층에 접속하는 컨택트부(CNT)는 메모리 셀(MC)마다 형성되어 있다. 비트선(BL)을 지그재그형으로 배선하는 경우, 비트선(BL)을 소스 영역 상에서 교차시킬 필요가 있다. 이 때문에, 비트선(BL)과 소스 영역의 컨택트부(CNT)가 쇼트한다. 쇼트를 피하기 위해, 비트선(BL)과 컨택트부(CNT)의 거리를 분리하는 경우, 메모리 셀 어레이의 사이즈가 증가해 버린다. 도 3에 도시한 바와 같이, 소스 영역의 컨택트부(CNT)를, 인접하는 셀 그룹쌍(CGP)의 사이에 공통으로 배치함으로써, 메모리 셀 어레이의 사이즈를 증가시키지 않고, 비트선(BL)과 소스 영역의 컨택트부(CNT)가 쇼트하는 것을 방지할 수 있다. 7 shows an example layout of a memory cell array examined by the inventor before the present invention. In this example, with respect to the conventional memory cell array, the bit lines BL are wired zigzag using the metal wiring layers M1 and M2, and the source lines SL are wired using the metal wiring layers M3 and M4. It is. The contact portion CNT connecting the source line SL to the source diffusion layer of the memory cell MC is formed for each memory cell MC. When the bit lines BL are wired in a zigzag pattern, the bit lines BL need to cross on the source region. For this reason, the bit line BL and the contact portion CNT of the source region are shorted. In order to avoid a short, when the distance between the bit line BL and the contact portion CNT is separated, the size of the memory cell array increases. As shown in FIG. 3, the contact portion CNT of the source region is commonly disposed between adjacent cell group pairs CGP, thereby increasing the size of the memory cell array and increasing the size of the bit line BL and the bit line BL. It is possible to prevent the contact portion CNT of the source region from shorting.

이상, 본 실시형태에서는 메모리 셀 어레이(26)의 배선 레이아웃에 새로운 방법을 적용하는 것으로, 메모리 셀(MC)의 드레인 및 소스에 접속되는 비트선(BL)및 소스선(SL)의 조합을 전부 상이하게 할 수 있다. 소스 디코더(20)는 스테이트 머신(12)의 제어에 의해, 액세스하는 메모리 셀(MC)에 접속된 소스선(SL)을 접지 전압으로 설정하고, 다른 소스선(SL)을 플로팅 상태로 설정한다. 칼럼 디코더(22)는 스테이트 머신(12)의 제어에 의해, 액세스하는 메모리 셀(MC)에 접속된 비트선(BL)을 드레인 전압으로 설정하고, 다른 비트선(BL)을 플로팅 상태로 설정한다. 이 때문에, 복수의 판독 동작을 병렬로 실행하는 파이프라인 기능을 갖는 플래쉬 메모리에 있어서, 랜덤 액세스(랜덤 판독)를 실행할 수 있다. As described above, in the present embodiment, a new method is applied to the wiring layout of the memory cell array 26, and all combinations of the bit lines BL and the source lines SL connected to the drain and the source of the memory cell MC are entirely used. It can be different. The source decoder 20 sets the source line SL connected to the memory cell MC to be accessed to the ground voltage under the control of the state machine 12, and sets the other source line SL to the floating state. . The column decoder 22 sets the bit line BL connected to the memory cell MC to be accessed as the drain voltage under the control of the state machine 12, and sets the other bit line BL to the floating state. . For this reason, in a flash memory having a pipeline function for executing a plurality of read operations in parallel, random access (random read) can be executed.

각 셀 그룹쌍(CGP)마다, 한 쌍의 비트선(BL)은 서로 교차하면서 지그재그형으로 배선된다. 소스선(SL)의 컨택트부(CNT)는 복수의 메모리 셀(MC)에서 공유하므 로 인접하는 셀 그룹쌍(CGP)의 사이에 형성된다. 컨택트부(CNT)를 공유함으로써, 메모리 셀 어레이(26)의 사이즈를 증가시키지 않고, 파이프라인 기능을 가지며, 랜덤 액세스를 실행할 수 있는 플래쉬 메모리를 구성할 수 있다. 소스선(SL)을 금속 배선층(M3, M4)을 이용하여 드레인 영역 상 및 소스 영역 상에 배선함으로써, 종래보다 개수가 많은 소스선을 메모리 셀 어레이의 사이즈를 크게 하지 않고 배선할 수 있다. For each cell group pair CGP, a pair of bit lines BL are wired in a zigzag form while crossing each other. The contact portion CNT of the source line SL is shared between the plurality of memory cells MC and is thus formed between adjacent cell group pairs CGP. By sharing the contact portion CNT, it is possible to construct a flash memory having a pipelined function and capable of performing random access without increasing the size of the memory cell array 26. By wiring the source line SL on the drain region and the source region using the metal wiring layers M3 and M4, a large number of source lines can be wired without increasing the size of the memory cell array.

또한, 전술한 실시형태에서는 한 쌍의 비트선(BL)을 서로 교차시켜, 지그재그형으로 배선하는 예에 대해 진술했다. 본 발명은 이러한 실시형태에 한정되지 않는다. 예컨대, 비트선(BL)은 서로 교차시키지 않고 배선하고, 2 선의 소스선으로 이루어지는 소스선쌍마다, 소스선을 서로 교차시켜, 지그재그형으로 배선하여도 동일한 효과를 얻을 수 있다. In addition, in the above-mentioned embodiment, the example which crossed a pair of bit line BL mutually and wired in a zigzag form was mentioned. The present invention is not limited to this embodiment. For example, the bit lines BL are wired without crossing each other, and the same effect can be obtained even when the source lines are crossed with each other and wired in a zigzag form for each pair of source lines composed of two source lines.

전술한 실시형태에서는 각 메모리 셀(MC)을 플로팅 게이트를 갖는 메모리 셀 트랜지스터로 구성하는 예에 대해 진술했다. 본 발명은 이러한 실시형태에 한정되지 않는다. 예컨대, 각 메모리 셀(MC)을 트랩 게이트를 갖는 메모리 셀 트랜지스터로 구성하여도 동일한 효과를 얻을 수 있다. In the above embodiment, an example in which each memory cell MC is constituted by a memory cell transistor having a floating gate has been described. The present invention is not limited to this embodiment. For example, the same effect can be obtained even when each memory cell MC is comprised with the memory cell transistor which has a trap gate.

이상, 본 발명에 대해 상세하게 설명해 왔지만, 상기의 실시형태 및 그 변형예는 발명의 일례에 지나지 않고, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 본 발명을 일탈하지 않는 범위에서 변형 가능한 것은 분명하다. As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail, said embodiment and its modification are only an example of invention, and this invention is not limited to this. It is apparent that modifications can be made without departing from the invention.

본 발명에서는 파이프라인 기능을 갖는 불휘발성 반도체 메모리에 있어서, 칩 사이즈를 증가시키지 않고, 랜덤 액세스를 실행할 수 있다. In the present invention, in a nonvolatile semiconductor memory having a pipeline function, random access can be executed without increasing the chip size.

Claims (10)

매트릭스형으로 배치되는 복수의 불휘발성 메모리 셀과, A plurality of nonvolatile memory cells arranged in a matrix, 상기 불휘발성 메모리 셀의 게이트에 접속되는 복수의 워드선과, A plurality of word lines connected to gates of the nonvolatile memory cells; 상기 불휘발성 메모리 셀의 드레인에 접속되는 복수의 비트선과, A plurality of bit lines connected to a drain of the nonvolatile memory cell, 상기 불휘발성 메모리 셀의 소스에 접속되는 복수의 소스선과, A plurality of source lines connected to the sources of the nonvolatile memory cells, 어드레스 신호에 따라 상기 워드선을 활성화하는 동시에, 상이한 워드선이 순차 액세스되는 때에, 액세스 동작을 병렬로 실행하기 위해 워드선의 활성화 기간의 일부를 서로 중복시키는 워드 디코더를 구비하고, And a word decoder for activating the word line in accordance with an address signal, and overlapping a part of the activation period of the word line with each other to execute access operations in parallel when different word lines are sequentially accessed, 상기 불휘발성 메모리 셀의 드레인 및 소스에 접속되는 비트선 및 소스선의 조합은 전부 상이한 것을 특징으로 하는 불휘발성 반도체 메모리. And a combination of bit lines and source lines connected to the drain and the source of the nonvolatile memory cell are all different. 제1항에 있어서, 상기 불휘발성 메모리 셀을 직렬로 접속하여 구성되며, 상기 워드선의 배선 방향으로 배열되는 복수의 셀 그룹을 구비하고, The nonvolatile memory cell of claim 1, wherein the nonvolatile memory cells are connected in series and provided with a plurality of cell groups arranged in a wiring direction of the word line. 서로 인접하는 한 쌍의 상기 셀 그룹인 셀 그룹쌍마다, 한 쌍의 비트선이 서로 교차하면서 지그재그형으로 배선되어 있는 것을 특징으로 하는 불휘발성 반도체 메모리. A nonvolatile semiconductor memory according to claim 1, wherein a pair of bit lines are wired in a zigzag form while crossing each other. 제2항에 있어서, 상기 각 셀 그룹은 소스가 서로 접속된 복수의 불휘발성 메모리 셀쌍으로 구성되며, The method of claim 2, wherein each cell group includes a plurality of pairs of nonvolatile memory cells having sources connected to each other. 상기 각 셀 그룹쌍에 있어서, 서로 대향하는 상기 불휘발성 메모리 셀쌍은 상이한 소스선에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 불휘발성 반도체 메모리. The nonvolatile semiconductor memory according to claim 1, wherein the nonvolatile memory cell pairs opposed to each other are connected to different source lines. 제3항에 있어서, 상기 워드선의 사이에 상기 소스가 형성되는 소스 영역과 상기 드레인이 형성되는 드레인 영역이 교대로 형성되며, The method of claim 3, wherein a source region in which the source is formed and a drain region in which the drain are formed are alternately formed between the word lines. 상기 각 셀 그룹쌍에 있어서, 서로 대향하는 상기 불휘발성 메모리 셀쌍의 소스에 접속되는 한 쌍의 상기 소스선은 상기 소스 영역 상 및 상기 드레인 영역 상에 각각 배선되어 있는 것을 특징으로 하는 불휘발성 반도체 메모리. In each of said cell group pairs, a pair of said source lines connected to the sources of said non-volatile memory cell pairs opposed to each other are wired on said source region and said drain region, respectively. . 제4항에 있어서, 상기 드레인 영역 상의 소스선은 상기 소스 영역을 향해 돌출하는 돌출부를 구비하며, The method of claim 4, wherein the source line on the drain region has a protrusion protruding toward the source region, 상기 드레인 영역 상의 소스선은 상기 소스 영역 상의 소스선보다 하층의 배선층을 사용하여 배선되어 있는 것을 특징으로 하는 불휘발성 반도체 메모리. The source line on the drain region is wired using a wiring layer below the source line on the source region. 제2항에 있어서, 상기 각 셀 그룹은 소스가 서로 접속된 복수의 불휘발성 메모리 셀쌍으로 구성되며, The method of claim 2, wherein each cell group includes a plurality of pairs of nonvolatile memory cells having sources connected to each other. 서로 인접하는 상기 셀 그룹쌍에 있어서, 서로 대향하는 상기 각 불휘발성 메모리 셀쌍의 소스는 공통의 확산층에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 불휘발성 반도체 메모리. A nonvolatile semiconductor memory according to claim 1, wherein the source of each of the nonvolatile memory cell pairs facing each other is formed by a common diffusion layer. 제6항에 있어서, 상기 셀 그룹쌍의 사이에 형성되어, 배선층을 이용하여 형성되는 상기 소스선을 상기 확산층에 접속하기 위한 컨택트부를 구비하며, The contact device according to claim 6, further comprising: a contact portion formed between the cell group pairs for connecting the source line formed using a wiring layer to the diffusion layer, 상기 각 소스선은 상기 컨택트부를 통해 상기 확산층에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 불휘발성 반도체 메모리. And each of said source lines is connected to said diffusion layer via said contact portion. 제7항에 있어서, 상기 각 셀 그룹쌍에 있어서, 서로 대향하는 상기 불휘발성 메모리 셀쌍은 상이한 소스선에 접속되며, 8. The method of claim 7, wherein in each cell group pair, the nonvolatile memory cell pairs facing each other are connected to different source lines, 워드선의 배선 방향을 따라 형성되는 상기 컨택트부는 하나 걸러서 한 쪽 및 다른 쪽의 소스선에 접속되는 것을 특징으로 하는 불휘발성 반도체 메모리. A nonvolatile semiconductor memory, characterized in that the contact portions formed along the wiring direction of the word lines are connected to one and the other source lines every other. 제1항에 있어서, 상기 메모리 셀의 액세스 시에, 액세스하는 불휘발성 메모리 셀에 접속된 소스선을 접지 전압으로 설정하고, 다른 소스선을 플로팅 상태로 설정하는 소스 디코더를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 불휘발성 반도체 메모리. 2. A source decoder according to claim 1, further comprising a source decoder for setting a source line connected to a nonvolatile memory cell to be accessed to a ground voltage and setting another source line to a floating state when the memory cell is accessed. Nonvolatile semiconductor memory. 제1항에 있어서, 상기 메모리 셀의 액세스 시에, 액세스하는 불휘발성 메모리 셀에 접속된 비트선을 드레인 전압으로 설정하고, 다른 비트선을 플로팅 상태로 설정하는 칼럼 디코더를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 불휘발성 반도체 메모리. 2. A column decoder according to claim 1, further comprising a column decoder for setting a bit line connected to a nonvolatile memory cell to be accessed to a drain voltage and setting another bit line to a floating state when the memory cell is accessed. Nonvolatile semiconductor memory.
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